JP4373286B2 - 頭部装着型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、頭部装着型表示装置、より詳しくは、頭部に装着した状態で画像を観察し得るように表示する頭部装着型表示装置に関する。

従来から、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）やＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）などの、頭部に装着して画像を観察するディスプレイ装置が知られている。

このようなディスプレイ装置としては、例えば特開２００３−２４８１９４号公報に記載されたものが挙げられる。該公報に記載された映像表示装置は、眼鏡型のフレームに配置された画像をコンバイナとしてのホログラム光学素子に投影し、このホログラム光学素子により反射された上記画像を観察者の眼に導いて上記画像の虚像を外界に重ねて表示するようにしたものである。

一方、特開平６−７８２４７号公報には、電子映像から外界像への切換操作を容易に行うことができるようにした頭部装着式ディスプレイ装置が記載されている。さらに、該公報には、頭部の傾き角度を変化させても、仮想画面が外界の所定位置に固定的に観察されるような表示を行うとともに、該仮想画面外の部分で外界の像を観察することができるようにした技術が記載されている（該公報の段落番号［００３５］〜［００４４］の記載、特に［００４１］等の記載を参照）。

ところで、人間の眼は、錐体と呼ばれる、特に視力が良い視細胞が、網膜の中心に高い密度で分布し、周辺に行くに従ってその密度を急激に低下させるように分布している。この錐体は、３種類あって、各々の分光感度特性のピークがＲ，Ｇ，Ｂに存在している。こうして、網膜の中心から半径２０°〜３０°以内の領域でのみ、色覚が成立している。また、錐体が特に高い密度で分布している網膜の中心から３°以内の領域を、中心窩という。一方、網膜の中心から周辺に行くと、錐体に代わって、桿体と呼ばれる、明るさのみに反応する主に薄明視に働く感度の良い細胞が分布する。この桿体は、網膜の中心から２０°程度の位置を密度のピークとして、周辺に行くに従って緩やかに密度が低下する。このような構造をとる人間の眼の視力は、輝度によって変化するが、輝度が高い場合には、中心窩においてもっとも高く、少し周辺に行くと急激に低下することが知られている。図３４は、網膜の各部位における視力を、輝度をパラメータとして表したものである（池田光男：「最新応用物理学シリーズ３、視覚の心理物理学、p194、1975」、森北出版）。図示のように、比較的輝度が高いときには、中心窩辺りに高い密度で分布する錐体が有効に機能するために、網膜の中心で特に高い視力となるのに対して、輝度が低いと、該錐体が有効に機能せず、網膜の中心と周辺とで視力の差はそれほどなくなる。そして、眼の中心窩の２点識別分解能は、一般に、約１´と言われている。

また、近年では、地球環境保護の観点などから、各種の機器において、消費エネルギーの低下が図られるようになっており、例えば電子機器等においては、消費電力を低減する努力がなされている。具体的には、一例としてのパーソナルコンピュータの分野において、一定時間内にキーボードやマウス等から入力操作がなされないときに、自動的に低消費電力モードに設定する技術が周知のものとして知られている。
特開２００３−２４８１９４号公報 特開平６−７８２４７号公報 池田光男：「最新応用物理学シリーズ３、視覚の心理物理学、p194、1975」、森北出版

上述したような従来のＨＭＤやＨＵＤは、頭部を少しでも移動させると、観察される虚像が該頭部と一緒に移動するために、画面が常に頭部にまとわりつく感じが否めず、特に長時間の装着においては、これがストレスを生む要因にもなっていた。

また、上述したような従来の表示装置は、小型軽量で携帯性に優れているために、装着したまま通常の行動を行いがちである。しかし、表示画面が観察者の視界に表示されたままであると、通常の行動をとる際の妨げとなることがある。従って、妨げになることを防ぐためには、通常の行動をとる前に、表示装置を取り外したり、あるいは表示装置の電源を切る操作を行ったりする必要があった。しかし、例えば眼鏡を例に取れば分かるように、何らかの行動をとる前に眼鏡をいちいち外すのは煩わしいことである。これと同様に、通常の行動を取るときに、表示装置を取り外したり、表示装置の電源を切ったりすることは、やはり煩わしいものとなる。

さらに、従来の表示装置では、消費電力を低減する目的の場合にも同様に、例えば電源をオフにする必要があるが、この場合でもやはりこまめに電源をオフする操作を行うのは煩わしいことになる。一方、上述したようなパーソナルコンピュータに用いられているような消費電力を低減する技術、つまり、所定時間内にキーボード入力等による操作が行われないときに電源を制御する技術は、必ずしも人為的な入力操作等を必要としない情報表示装置に採用するには、適切であるとはいえない。そして、バッテリ等を電源として用いる可搬性のある表示装置においては、こうした消費電力の低減は、極めて重要となっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、面倒な操作等を要することなく、画像の観察と外界の観察とを簡単に切り換えることができるとともに、消費電力を効果的に低減することができる頭部装着型表示装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、第１の発明による頭部装着型表示装置は、観察者の頭部の傾き角度を検出するための角度検出手段と、外界の像に重畳するように所定の画像を表示するものであって上記角度検出手段により検出された観察者の頭部の傾き角度に応じて画像を表示する表示状態と画像を非表示とする非表示状態とを切り換える表示手段と、上記表示手段の非表示状態が所定時間以上継続したときにはその後に頭部の傾き角度が上記表示状態に対応する傾き角度になった場合であっても非表示状態を継続的に維持するように該表示手段を制御する制御手段と、を具備したものである。

また、第２の発明による頭部装着型表示装置は、上記第１の発明による頭部装着型表示装置において、上記表示手段が、上記角度検出手段により検出された観察者の頭部の傾き角度が、所定の角度範囲内である場合に上記表示状態とし、該所定の角度範囲を逸脱する場合には上記非表示状態とするように切り換えるものである。

さらに、第３の発明による頭部装着型表示装置は、上記第１の発明による頭部装着型表示装置において、上記表示手段が、上記表示状態において、観察者から観察したときの上記画像の上記外界に対する相対的な位置が、該観察者の頭部の傾きに関わらずほぼ一定となるように、上記角度検出手段により検出された観察者の上記頭部の傾き方向とは逆方向に、該角度検出手段により検出された角度に相当する量だけ上記画像を移動させて表示するものである。

第４の発明による頭部装着型表示装置は、上記第１から第３の発明による頭部装着型表示装置において、上記制御手段が、上記表示手段の非表示状態が所定時間以上継続したときには、さらに、当該頭部装着型表示装置の電源をオフにするように制御するか、または当該頭部装着型表示装置を低消費電力モードに設定するように制御するものである。

第５の発明による頭部装着型表示装置は、上記第１から第４の発明による頭部装着型表示装置において、上記所定時間を所望の長さの時間に設定するための時間設定手段をさらに具備したものである。

本発明の頭部装着型表示装置によれば、面倒な操作等を要することなく、画像の観察と外界の観察とを簡単に切り換えることができるとともに、消費電力を効果的に低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１から図３３は本発明の実施例１を示したものであり、図１は頭部装着型の情報表示装置の使用形態を示す斜視図である。

なお、本実施例の情報表示装置は、以下に説明するように、頭部装着型の情報表示装置（頭部装着型表示装置）となっている。

この情報表示装置１は、図１に示すように、略めがね型をなす頭部装着部２と、この頭部装着部２と例えば接続手段たるケーブル３を介して接続された本体部たる制御／記録部４と、該情報表示装置１に係る操作入力を遠隔で行うためのリモートコントロール部（以下では、リモコン部と略称する。）５と、に大別される。

上記頭部装着部２は、シースルー表示時に観察対象（外界）を実質的に直接観察することが可能であるとともに、該観察対象に重畳して情報も観察することができるように構成されたものである。この頭部装着部２は、形状が略めがね型をなすことで分かるように、視度補正用の一般的な眼鏡とほぼ同様にして頭部に装着し用いるものとなっており、重量やサイズ等も通常の眼鏡に極力近似するように小型軽量化が図られている。

上記ケーブル３は、一端側に設けられた接続端子３ａを頭部装着部２のケーブル接続端子２１（図２等参照）と接続し、他端側に設けられた接続端子３ｂを制御／記録部４のケーブル接続端子４９（図６参照）と接続することにより、これら頭部装着部２と制御／記録部４とを接続するようになっている。なお、ここでは、頭部装着部２と制御／記録部４とを電気的に接続する接続手段として、有線でなるケーブル３を用いているが、これに限らず、例えば無線で互いに通信する手段を用いても構わない。

上記制御／記録部４は、この情報表示装置１全体の制御を行うとともに、上記頭部装着部２により観察する情報の再生も行うことができるように構成されたものである。この制御／記録部４は、腰のベルト等に取り付けた状態、あるいは上着の内ポケット等に収納した状態、などの各種の状態で使用することができるように、やはり可能な範囲内での小型軽量化が図られたものとなっている。もちろん、ケーブル３として長いものを用いるなどにより、この制御／記録部４をカバンなどに収納した状態で使用することも可能である。

上記リモコン部５は、この情報表示装置１に対して比較的頻繁に行われる操作を、観察者が遠隔操作により手元で行うためのものである。従って、このリモコン部５は、例えば片手の掌に収まる程度の小型な大きさで、かつ軽量となるように構成されており、上記制御／記録部４に対して例えば無線で通信を行うようになっている。

これらの頭部装着部２と制御／記録部４とリモコン部５とは、本実施例では互いに別体として構成されており、これにより、頭部装着部２を小型軽量化することによる装着感の向上、リモコン部５の採用による操作性の向上、などを図るようにしている。

次に、図２から図４を参照して、頭部装着部２の外観および概要について説明する。図２は頭部装着部を示す正面図、図３は頭部装着部を示す平面図、図４は頭部装着部を示す右側面図である。

この頭部装着部２は、一般的な眼鏡におけるレンズ、リム、ブリッジ、智などに相当する部分であるフロント部１１と、このフロント部１１の左右両側から後方（観察対象と反対側）に向けて各延設されており該フロント部１１に対して折り畳み可能となっているテンプル部１２と、を有して構成されている。

上記フロント部１１は、フレーム部１３と、このフレーム部１３に対して左右両眼に各対応するように取り付けられた導光部材たる透明光学部材１４，１５と、を有して構成されている。

このフレーム部１３の中央部には、鼻梁に対してこの頭部装着部２を載置するための鼻パッド部１９や、上記透明光学部材１４，１５の間となる上部に形成されたブリッジ部２０が設けられている。

上記テンプル部１２は、丁番２４，２５を用いて上記フロント部１１と接続されていて、これによって該フロント部１１に対して折り畳み可能となっている。すなわち、非使用時には、テンプル部１２をフロント部１１の中央部に向けて折り曲げ、該フロント部１１に沿って折り畳まれた位置を取らせることができるために、小型化して収納や運搬を便利に行うことが可能となっている。また、左右の各テンプル部１２の先端部には、耳にかけるための先セルモダン２６，２７がそれぞれ設けられている。

さらに、左眼側（つまり、図２や図３における右側）のテンプル部１２には電装部３０ａが、また、右眼側（つまり、図２や図３における左側）のテンプル部１２には電装部３０ｂが、各テンプル部１２に対してそれぞれ一体的に設けられている。これらの電装部３０ａ，３０ｂは、主にシースルー表示の制御を行う電子回路を収納するためのものとなっている。従って、テンプル部１２を折り畳んだときには、これらの電装部３０ａ，３０ｂも該テンプル部１２に従って折り畳まれることになる。このように、折り曲げ可能なテンプル部１２に電装部３０ａ，３０ｂを配置したために、情報表示装置１をコンパクトに収納することが可能となる。

また、左眼側の電装部３０ａの後ろ側（観察者の耳に近い側）の下端部には、上記ケーブル３の一端側に配設された接続端子３ａを接続するためのケーブル接続端子２１が設けられている。なお、後述するシースルー画像表示部６（図１１参照）の電子回路は、フロント部１１の内部と、上記電装部３０ａ，３０ｂと、に分散されて配置されており、頭部装着部２全体の形状や重量バランスを適切にして、装着感が良好となるようにしている。

そして、フロント部１１の右側と丁番２４との間の部分、およびフロント部１１の左側と丁番２５との間の部分は、該フロント部１１内部の各回路と電装部３０ａ，３０ｂの各回路とを、後述する図１９と図２０に示すような構成により接続するフレキシブルプリント基板等がそれぞれ格納されるボックス部３３となっている。

次に、図５から図９を参照して、制御／記録部４の外観および概要について説明する。図５は操作パネルを閉じた状態の制御／記録部を示す平面図、図６は操作パネルを閉じた状態の制御／記録部を示す右側面図、図７は操作パネルを閉じた状態の制御／記録部を示す左側面図、図８は操作パネルに配置された操作スイッチ類を示す平面図、図９は操作パネルを開いた状態の制御／記録部を示す斜視図である。

この制御／記録部４は、制御／記録本体部４１と、この制御／記録本体部４１に対してヒンジ４３を介して開閉自在に設けられた操作パネル４２と、を有して構成されている。

上記制御／記録本体部４１は、後述するような各回路を内蔵するとともに、上記操作パネル４２を開いたときに観察可能となる位置に液晶モニタであるＬＣＤ表示素子（以下、「ＬＣＤ」と省略する。）４８が配設されたものとなっている。このＬＣＤ４８は、情報を表示する（例えば、記録されている画像を再生して表示したり、後述するようなパーソナルコンピュータ（ＰＣ）接続端子５１を介して入力される画面を表示したりする）のに用いられる他に、この情報表示装置１に係る各種のモードを設定するためのメニュー画面等の表示にも用いられるようになっている。さらに、この制御／記録本体部４１には、上記操作パネル４２を開閉する際に指先等を掛け易いように、凹部４５が形成されている。

また、この制御／記録本体部４１の右側面には、図６に示すように、ヒンジ４６により該制御／記録本体部４１に対して開閉自在となる蓋５２が設けられており、該蓋５２の係止部５２ａを制御／記録本体部４１側の被係止部５２ｂに係止させることで、閉じ状態が保たれるようになっている。この蓋５２を開くと、該図６に示すように、上記ケーブル３を介して頭部装着部２のケーブル接続端子２１と接続されるようになされたケーブル接続端子４９と、テレビと接続するための端子であるＡＶ／Ｓ接続端子５０と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）と接続するための端子であるＰＣ接続端子５１と、が露呈する。このように、コード類は、制御／記録本体部４１の右側面において、まとめて接続されるようになっており、他の面からコード類が延出することがなく、コードを取り回すときの煩わしさを軽減することができるようになっている。

一方、制御／記録本体部４１の左側面にも、図７に示すように、ヒンジ４７により該制御／記録本体部４１に対して開閉自在となる蓋５３が設けられており、該蓋５３の係止部５３ａを制御／記録本体部４１側の被係止部５３ｂに係止させることで、閉じ状態が保たれるようになっている。この蓋５３を開くと、該図７に示すように、カードメモリ等でなる着脱式の記録手段たる記録用メモリ１２０（図１１等参照）を挿入するための記録用メモリ挿入口５４と、電源を供給するためのバッテリを着脱自在に挿入するためのバッテリ挿入口５５と、が露呈するようになっている。

上記操作パネル４２は、閉じた状態でも外部に露呈する外面側に図５に示すように電源スイッチ４４が配設されていて、さらに、開いた状態でのみ操作可能に露呈する内面側に、図８に示すような各種の操作スイッチ類が配置されている。

すなわち、操作パネル４２の内面側には、音声を再生するためのスピーカ５６と、このスピーカ５６から発生される音声のボリュームを大きくするためのスイッチ５７と、該ボリュームを小さくするためのスイッチ５８と、上記記録用メモリ１２０に記録された画像情報を再生したり一時停止したりするための再生／停止スイッチ５９と、画像を逆方向に早送りしてサーチするためのスイッチ６１と、画像を順方向に早送りしてサーチするためのスイッチ６２と、情報表示装置１に係る各種の機能や日付などを設定するためのメニュー画面を上記ＬＣＤ４８に表示するためのメニューボタン６３と、該メニュー画面に表示されている各項目の内の着目項目を上、下、左、右の各方向へ移動したり表示情報を同各方向へスクロールしたりするためのメニュー選択スイッチ６６，６７，６８，６９と、表示されている着目項目等を確定するための確定スイッチ６５と、が配設されている。

なお、本実施例の情報表示装置１においては、後述するように、画像を表示する領域を示す表示枠内から画像が消失した時間が所定時間Ｔｓ以上となったときに、この情報表示装置１全体の消費電力を低減する低消費電力モードに自動的に設定するようになっているが、このときの所定時間Ｔｓも、上記メニュー選択スイッチ６６，６７，６８，６９等を操作することにより設定することができるようになっている。

このように、操作パネル４２に配置されたスイッチ類は、主に、変更の頻度が比較的低い情報を設定するためのスイッチ類となっている。

続いて、図１０を参照して、リモコン部５の外観および概要について説明する。図１０はリモコン部の構成を示す平面図である。

このリモコン部５は、上述したように、比較的高い頻度でこの情報表示装置１に係る情報を変更するためのスイッチ類が配置されたものとなっていて、図１０に示すように、キーボード７１と、ドームポインタ操作部７２と、アンテナ７３と、を有して構成されている。

上記キーボード７１は、主に、文字データの入力を行うための入力手段である。このキーボード７１により入力された文字データは、上記頭部装着部２におけるシースルー画像表示部６（図１１参照）と、上記制御／記録部４におけるＬＣＤ４８と、の少なくとも一方に表示することもできるようになっている。さらに、このキーボード７１には、表示された項目や文字情報などを上または下、あるいは左または右へスクロールするためのスクロール手段を兼ねるキーも含まれている。

上記ドームポインタ操作部７２は、スクロール手段であり、ポインタ７４と、左ボタン７５と、右ボタン７６と、を有して構成されている。上記ポインタ７４は、例えば指先で操作することにより、マウスポインタを移動させることのできるポインティングデバイスである。つまり、このポインタ７４の操作は、パーソナルコンピュータ等において広く使用されているマウスを移動させる操作に相当する。また、上記左ボタン７５と右ボタン７６とは、それぞれ、通常のマウスにおける左ボタンおよび右ボタンに相当するものである。従って、上記ポインタ７４を操作することにより画面上のマウスポインタを移動させ、所望の位置で上記左ボタン７５または右ボタン７６を操作することにより、マウスを移動させてクリックしたのと同様の操作が行われる。

上記アンテナ７３は、このような操作によりリモコン部５に入力された情報を、制御／記録部４へ送信するための送信手段である。制御／記録部４は、こうしてリモコン部５から受信した情報に応じて、その操作内容に応じた処理を実行するようになっている。

図１１は情報表示装置の主として電子回路に係る構成を示すブロック図である。

この情報表示装置１の構成は、上述したように、頭部装着部２と、制御／記録部４と、リモコン部５と、に大別される。これら内の頭部装着部２は、主とした電子回路として、シースルー画像表示部６を備えている。また、制御／記録部４とシースルー画像表示部６とは上記ケーブル３を介して接続されており、制御／記録部４とリモコン部５とは無線を介して接続されている。

上記制御／記録部４は、メモリ１１６と、Ｄ／Ａ変換回路１１７と、上記ＬＣＤ４８と、ＬＣＤドライバ１１８と、圧縮／伸張回路１１９と、選択回路１２１と、上記記録用メモリ１２０と、ハードディスク１２２と、上記スピーカ５６と、受信回路１２３と、表示用メモリ１２５と、キャラクタジェネレータ１２６と、第１操作スイッチ１１３と、ＥＥＰＲＯＭ１１４と、電源回路１２４と、第１ＣＰＵ１１１と、を有して構成されている。

上記メモリ１１６は、表示手段を構成する第１の記憶手段であり、第１ＣＰＵ１１１により生成された画像や文字などの情報、あるいは、記録用メモリ１２０やハードディスク１２２に記憶されている画像や文字などの情報、を読み出して、読み出した信号を一時的に記憶するフレームバッファ等により構成されている。

Ｄ／Ａ変換回路１１７は、このメモリ１１６に記憶されているデジタル信号をアナログ信号に変換するものである。

上記ＬＣＤ４８は、上記図９にも示したものであり、このＤ／Ａ変換回路１１７により変換されたアナログの画像信号に基づいて画像を表示したり、その他の情報を表示したりするものである。

上記ＬＣＤドライバ１１８は、このＬＣＤ４８を制御して駆動するためのものである。

上記圧縮／伸張回路１１９は、圧縮回路部と伸張回路部とを有して構成されていて、圧縮回路部により上記メモリ１１６に記憶されているデジタル信号を圧縮するとともに、伸張回路部により上記記録用メモリ１２０から読み出した圧縮されたデジタル信号を伸張するものである。

上記選択回路１２１は、第１ＣＰＵ１１１からの制御信号に基づいて、信号の入力先および出力先を双方向に選択するための回路である。ここに、双方向とは、メモリ１１６、記録用メモリ１２０、ハードディスク１２２、圧縮／伸張回路１１９の何れもが、入力先と出力先との何れにもなり得るということである。例えば、選択回路１２１は、圧縮／伸張回路１１９により圧縮されたデジタル信号を、記録用メモリ１２０、ハードディスク１２２、メモリ１１６の何れへ出力するかを選択するようになっている。また、記録用メモリ１２０またはハードディスク１２２に記録された情報をメモリ１１６に取り込んで再生表示などをする場合には、該選択回路１２１は、第１ＣＰＵ１１１からの制御信号に基づいて、記録用メモリ１２０とハードディスク１２２との何れか一方からの出力信号を選択し、圧縮／伸張回路１１９に出力するようになっている。さらに、該選択回路１２１は、第１ＣＰＵ１１１からの制御信号に基づいて、メモリ１１６から記録用メモリ１２０またはハードディスク１２２へ、あるいは記録用メモリ１２０またはハードディスク１２２からメモリ１１６へ、のデータの転送を、圧縮／伸張回路１１９を介して行うか、もしくは圧縮／伸張回路１１９を介さないで行うかの選択も行うようになっている。情報が例えば文字データ以外の画像データ（以下では、「画像データ」は、文字データを除く情報を総称していうものとする。）である場合には、圧縮／伸張回路１１９を介して圧縮処理または伸張処理を行ってから転送を行い、一方、文字データである場合には、該圧縮／伸張回路１１９を介することなく転送を行う。

上記記録用メモリ１２０は、上述したように、例えば着脱式のメモリカード等で構成されていて、上記選択回路１２１により選択されたときに、上記圧縮／伸張回路１１９により圧縮されたデジタル信号を記録するものである。

上記ハードディスク１２２は、この制御／記録部４に内蔵されたものであり、上記選択回路１２１により選択されたときに、上記圧縮／伸張回路１１９により圧縮されたデジタル信号を記録するようになっている。

上記スピーカ５６（図８等参照）は、第１ＣＰＵ１１１の制御に基づいて、音声を伴う画像を再生するときに該音声の再生を行ったり、あるいは必要に応じて警告用の音声を発生したりするためのものである。

上記受信回路１２３は、上記リモコン部５の後述する送信回路１３３から無線で送信された信号を受信するためのものである。

上記表示用メモリ１２５は、表示手段を構成する第２の記憶手段であり、シースルー画像表示部６に表示する画像データを格納するためのものである。この表示用メモリ１２５は、シースルー画像表示部６の後述するＬＣＤ１０４に設けられている表示用のピクセルに一対一に対応するメモリセルを有して構成されている。

上記キャラクタジェネレータ１２６は、リモコン部５のキー入力操作に応じた文字データを発生するためのものである。

上記第１操作スイッチ１１３は、当該情報表示装置１に係る各種の操作入力を行うための入力手段であり、調整手段、時間設定手段を兼ねていて、上記図８に示したような各種のスイッチ類を含んで構成されている。

上記ＥＥＰＲＯＭ１１４は、表示制御手段を構成する第３の記憶手段であり、この情報表示装置１において用いられる各種のデータ等を記録するためのものである。このＥＥＰＲＯＭ１１４には、メモリ１１６に記憶されている原情報と、表示用メモリ１２５のメモリセルと、のマッピングに係る対応関係が、後述するようなテーブルとして記憶されている。

上記電源回路１２４は、例えば着脱式となるように構成されたバッテリ等を含んで構成されていて、この制御／記録部４へ電源を供給するだけでなく、上記頭部装着部２のシースルー画像表示部６へも上記ケーブル３を介して電源を供給し得るように構成されている。

第１ＣＰＵ１１１は、この制御／記録部４内の各回路を制御するとともに、上記シースルー画像表示部６内の後述する第２ＣＰＵ１１２と通信を行うことにより、該シースルー画像表示部６の制御も行うものであり、この情報表示装置に係る統合的な制御手段であって、表示手段、表示制御手段、移動制御手段、調整手段も兼ねたものとなっている。

このような制御／記録部４の作用は、ほぼ次のようになっている。

メモリ１１６内の情報は、圧縮／伸張回路１１９内の圧縮回路部で圧縮された後に、記録用メモリ１２０またはハードディスク１２２に記憶される。

また、上記第１操作スイッチ１１３のメニューボタン６３やメニュー選択スイッチ６６，６７，６８，６９、確定スイッチ６５などの操作により、記録用メモリ１２０またはハードディスク１２２に既に記録されている情報が選択されて、上記再生／停止スイッチ５９の操作により再生の指示が行われた場合には、記録用メモリ１２０またはハードディスク１２２に記録されている情報が読み出されてメモリ１１６に一時的に記録される。このとき、記録用メモリ１２０またはハードディスク１２２に記録されている情報が、画像データである場合には、圧縮／伸張回路１１９内の伸張回路部により伸張された後に、メモリ１１６へ転送される。また、記録用メモリ１２０またはハードディスク１２２に記録されている情報が、文字データである場合には、圧縮／伸張回路１１９を介することなく、選択回路１２１からメモリ１１６へそのまま転送される。

このメモリ１１６に記憶された情報は、Ｄ／Ａ変換回路１１７によりアナログの画像信号に変換された後に、ＬＣＤ４８に表示されるか、または、後述するような所定のマッピング処理が行われた後にシースルー画像表示部６の後述するＬＣＤ１０４に表示される。ＬＣＤ４８に表示が行われるときには、該ＬＣＤ４８の動作は、ＬＣＤドライバ１１８から発生される信号により制御される。一方、シースルー画像表示部６のＬＣＤ１０４により表示が行われるときには、ＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されているテーブルを参照して、メモリ１１６に記憶されている画像データを、表示用メモリ１２５のメモリセルへマッピングする処理が行われる。こうして、表示用メモリ１２５に記憶されたマッピング後の画像データが、シースルー画像表示部６のＬＣＤ１０４へ出力されるようになっている。

また、リモコン部５のキーボード７１等からキー入力操作が行われると、該操作に応じて、キャラクタジェネレータ１２６が文字データを発生させる。この文字データは、第１ＣＰＵ１１１により所定の画像データ等と合成された後に、メモリ１１６に一時的に記録され、上述したように、ＬＣＤ４８またはシースルー画像表示部６のＬＣＤ１０４に表示される。

次に、上記シースルー画像表示部６は、画像や文字等を、反射型コンバイナとしてのホログラフィー光学素子（以下、「ＨＯＥ（Holographic Optical Element）」と呼ぶ。）により観察者の眼９９へ投影して、観察者の視野方向前方に虚像として表示するための表示手段である。さらに、このシースルー画像表示部６は、頭部装着部２のヨー方向およびピッチ方向（これらの方向については後述する。）の傾き角度を検出するための手段も兼ねている。

すなわち、このシースルー画像表示部６は、ＬＥＤドライバ１０１と、ＬＥＤ１０２と、集光レンズ１０３と、ＬＣＤ１０４と、ＬＣＤドライバ１０５と、第１ＨＯＥ１０６と、第２ＨＯＥ１０７と、角速度センサ８１と、角速度センサ８４と、増幅器８２と、増幅器８５と、Ａ／Ｄ変換回路８３と、第２ＣＰＵ１１２と、を有して構成されている。

上記ＬＥＤドライバ１０１は、上記第２ＣＰＵ１１２の制御に基づいて、後述するＬＥＤ１０２を発光させるものである。

上記ＬＥＤ１０２は、このＬＥＤドライバ１０１により駆動されて光を発光する発光源であり、表示手段の構成要素となっている。

上記集光レンズ１０３は、このＬＥＤ１０２により発光された光を集光するものであり、上記表示手段の構成要素である。

上記ＬＣＤ１０４は、画像等の情報を表示する透過型液晶等でなる表示素子であり、表示画素であるピクセルを２次元状に等間隔に複数配列して構成されている。このＬＣＤ１０４は、上記表示手段の構成要素であり、上記集光レンズ１０３を介したＬＥＤ１０２の光により背面側から照明されるようになっている。

上記ＬＣＤドライバ１０５は、上記第２ＣＰＵ１１２の制御に基づいて、このＬＣＤ１０４を駆動して画像等の情報を表示させるものであり、移動制御手段の一部を構成している。

上記第１ＨＯＥ１０６は、上記ＬＣＤ１０４を介して射出される光を後述するように収差を補正しながら鉛直下方（図１６参照）へ向けて反射する反射光学部材であり、表示手段を構成するものとなっている。

上記第２ＨＯＥ１０７は、この第１ＨＯＥ１０６からの光を観察者の眼へ向けて反射し回折させることにより、上記ＬＣＤ１０４に表示された画像や文字等の情報を観察可能に投影するとともに、外界光を観察者の眼へ向けて透過させ得るように構成されたコンバイナであり、表示手段を構成するものとなっている。

上記角速度センサ８１は、角度検出手段を構成しており、この頭部装着部２のヨー方向（後述する図１３参照）の角速度を検出するためのものである。

上記増幅器８２は、この角速度センサ８１の出力を増幅するためのものである。

上記角速度センサ８４は、角度検出手段を構成しており、この頭部装着部２のピッチ方向（後述する図１２参照）の角速度を検出するためのものである。

上記増幅器８５は、この角速度センサ８４の出力を増幅するためのものである。

上記Ａ／Ｄ変換回路８３は、増幅器８２を介して出力される角速度センサ８１の出力と、増幅器８５を介して出力される角速度センサ８４の出力と、をそれぞれデジタル信号に変換して、上記第２ＣＰＵ１１２へ出力するためのものである。

上記第２ＣＰＵ１１２は、このシースルー画像表示部６の制御を主として行うための制御手段であり、表示手段、表示制御手段、角度検出手段、移動制御手段、調整手段を兼ねたものとなっている。また、第２ＣＰＵ１１２は、角速度センサ８１，８４から出力される角速度情報に基づいて、観察者の頭部の傾き角度を検出するための角度検出手段を兼ねている。この第２ＣＰＵ１１２は、上記第１ＣＰＵ１１１と双方向に接続されていて、互いに通信を行いながら、所定の動作を連携して実行するようになっている。

続いて、上記リモコン部５は、第２操作スイッチ１３１と、デコーダ１３２と、送信回路１３３と、電源回路１３４と、を有して構成されている。

上記第２操作スイッチ１３１は、上記図１０に示したようなスイッチ類を含んで構成される入力手段であり、調整手段、時間設定手段を兼ねたものとなっている。

上記デコーダ１３２は、この第２操作スイッチ１３１からの操作入力を、無線送信用の信号に変換するためのものである。

上記送信回路１３３は、このデコーダ１３２により変換された信号を、上記アンテナ７３を介して、上記制御／記録部４の受信回路１２３へ無線で送信するためのものである。

上記電源回路１３４は、このリモコン部５内の各回路へ電源を供給するためのものであり、電池等を含んで構成されている。

続いて、図１２〜図１８を参照して、シースルー画像表示部６の主として光学的な構成について説明する。図１２はピッチ方向を説明するための図、図１３はヨー方向を説明するための図、図１４はシースルー画像表示部の光学系の原理を説明するための図、図１５はシースルー画像表示部の光学系の構成を示す一部断面を含む正面図、図１６はシースルー画像表示部の光学系の一構成例を示す左側面図、図１７はシースルー画像表示部の光学系の他の構成例を示す左側面図、図１８はシースルー画像表示部の光学系の構成を示す平断面図である。

このシースルー画像表示部６は、観察者が実質的に直接観察している観察対象上に、画像や文字などの情報を虚像としてスーパーインポーズ表示することができるようになっており、このような表示を、以下では、シースルー表示と呼ぶことにする。なお、「実質的に直接観察している」とは、肉眼で観察している場合だけでなく、ガラスやプラスチックなどで形成された略平板な透明部材を介して観察している場合や、あるいは視度調整用のレンズを介して観察している場合などを含んでいる。

まず、頭部の傾きに関する用語について、図１２および図１３を参照して説明する。「ピッチ方向」とは、図１２に示すように、頭部の前後方向の傾きをいう。また、「ヨー方向」とは、図１３に示すように、頭部の左右方向の傾きをいう。なお、頭部装着部２は、観察者が頭部に装着した状態で用いるように構成されたものであるために、頭部装着部２の傾きを検出することと、観察者の頭部の傾きを検出することとは、ほぼ同義となっている。

図１４を参照して、この実施例１におけるシースルー画像表示部６の光学系（以下、「シースルー画像表示光学系」という。）によりシースルー画像を表示する原理について説明する。

ＬＥＤ１０２により発光された光は、集光レンズ１０３により集光されて、ＬＣＤ１０４を背面から照明する。ここに上記ＬＥＤ１０２は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色の光をそれぞれ発光可能なダイオードを含んで構成されており、文字情報を表示する場合には、例えばＧ（緑）のダイオードのみを発光させるなどが可能である。

第２ＣＰＵ１１２は、画像や文字などの情報に対応する信号を生成して、ＬＣＤドライバ１０５へ出力する。ＬＣＤドライバ１０５は、この信号に基づいてＬＣＤ１０４を駆動することにより、該ＬＣＤ１０４に画像や文字などを表示させる。

上記ＬＥＤ１０２の光を受けてＬＣＤ１０４から射出された画像や文字は、第２ＨＯＥ１０７によって反射された後に、観察者の眼に導かれる。こうして、観察者は、画像や文字を虚像ＶＩとして観察することができる。なお、この図１４では原理を説明しているために、第１ＨＯＥ１０６の図示は省略している。

第２ＨＯＥ１０７は、フォトポリマーや重クロム酸ゼラチン等の感光材料を使用した体積位相型のホログラフィー光学素子であり、上記ＬＥＤ１０２により発光されるＲ，Ｇ，Ｂの各波長において最大の反射率で光を反射する特性を備えるように設計されている。従って、例えば文字を表示するときにＧの光を発光させる場合には、グリーンの文字が虚像としてクリアに表示されることになる。一方、カラー画像を観察可能に表示するときには、ＬＣＤ１０４にカラー画像を表示させるとともに、上記ＬＥＤ１０２によりＲ，Ｇ，Ｂ３色の光を発光させれば良い。ＨＯＥは、優れた波長選択性を備えており、上述したＲ，Ｇ，Ｂの各波長の光線に対しては極めて狭い波長幅において高い反射特性を示す一方で、それ以外の波長の光線に対しては高い透過特性を示す。従って、表示光と同じ波長域の外界光は回折反射されて観察者の瞳に届かないが、それ以外の波長域の外界光は観察者の瞳に到達する。一般に、可視光は、波長の帯域幅が広いために、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長を含む極めて狭い波長幅の光が到達しなくても、何等支障なく外界像を観察することが可能である。

上記第１ＨＯＥ１０６は、ＬＣＤ１０４からの光を第２ＨＯＥ１０７に導くように反射するだけでなく、像面歪曲も補正する機能を備えたものとなっている。なお、ここでは第１ＨＯＥ１０６を用いたが、これに代えて、自由曲面の光学素子を用いることも可能である。自由曲面の光学素子は、小型軽量でありながら複雑な収差を補正することができるために、重量をあまり増加させることなく収差の少ないクリアな像を表示することが可能となる。

続いて、図１５から図１８を参照して、上記シースルー画像表示光学系の具体的な配置例を説明する。

上記フレーム部１３の内部における観察対象側の部分であって、上記透明光学部材１４（または／および透明光学部材１５）の上部となる位置に、上記ＬＥＤ１０２，集光レンズ１０３，ＬＣＤ１０４，第１ＨＯＥ１０６が図１５に示すように順に配置されている。これらの各部材は、図１８に示すように、保持枠１４４，１４５により挟み込まれるようにして固定されている。このとき、上記ＬＥＤ１０２は、電気回路基板１４１に実装された状態で、上記保持枠１４４，１４５により固定されるようになっている。また、これらの内の第１ＨＯＥ１０６は、上述したように、ＬＥＤ１０２からの光を鉛直下方へ向けて反射するように、傾けて配置されている。

上記透明光学部材１４（または／および透明光学部材１５）は、図１６、図１７に示すように、透明なガラスやプラスチック等により所定の厚みを有するように形成された導光部材１４２，１４３と、これらの導光部材１４２，１４３の間に挟み込まれながら後方へ向けて光を反射するように傾けて配設された上記第２ＨＯＥ１０７と、を有して構成されている。このような構成において、上記第１ＨＯＥ１０６から反射された光は、第２ＨＯＥ１０７の上側に配置された導光部材１４２の内部を透過して、該第２ＨＯＥ１０７に到達するようになっている。なお、この導光部材１４２の内部における光の伝播は、図１６に示すように透過のみであっても良いし、図１７に示すように透過と内面における全反射とを組み合わせたものであっても構わない。図１７に示したような光学設計を行えば、透明光学部材１４（または／および透明光学部材１５）を肉薄にすることが可能となるために、頭部装着部２の軽量化をより一層図ることができる。

また、上記フレーム部１３の内部における観察者の頭部側（観察対象と反対側）の部分には、図１８に示すように、上記ＬＥＤドライバ１０１やＬＣＤドライバ１０５を実装する電気回路基板１４６が、上記保持枠１４４を挟んでシースルー画像表示光学系と反対の側に配設されている。

なお、シースルー画像表示光学系は、上述したような各部材の内の、ＬＥＤ１０２と、集光レンズ１０３と、ＬＣＤ１０４と、第１ＨＯＥ１０６と、第２ＨＯＥ１０７と、導光部材１４２，１４３と、を含むものとなっている。

観察者は一般的に両眼で観察対象を観察するために、上記シースルー画像表示部６をどのように配置するかについては、例えば以下のような、２つの例が考えられる。

まず、第１の構成例は、両眼の内の、一方の眼に対応する部分のみを上記図１５等に示したようなシースルー画像表示光学系により構成し、他方の眼に対応する部分はシースルー画像表示機能を備えていない単なる透明な光学部材により構成するというものである。このときには、他方の眼に対応する透明な光学部材は、視感透過特性が透明光学部材１４（または透明光学部材１５）と同じ特性のものとすることが望ましく、これにより、長時間使用しても眼の疲労を少なくすることが可能となる。

次に、第２の構成例は、両眼のそれぞれに対応して、上記図１５等に示したようなシースルー画像表示光学系を構成するというものである。このようなペアのシースルー画像表示光学系を用いる場合には、さらに眼の疲労を少なくすることが可能であるとともに、必要に応じて立体的に観察される画像を表示することも可能となる。

次に、図１９および図２０を参照しながら、フロント部１１の電装部と、テンプル部１２の電装部３０ａと、を電気的に接続する構成について説明する。図１９はフロント部１１と丁番部２００とテンプル部１２とを含む接続部分の構造を示す一部断面を含む平面図、図２０は丁番部２００とテンプル部１２との接続部分を図１９の左側から略右方向へ見た図である。

ここに、上記丁番部２００は、丁番２４を含む、テンプル部１２とフロント部１１（あるいは、フレーム部１３）とを接続する部分の総称である。

この情報表示装置１は、上記図３にも示したように、左右のテンプル部１２が、使用状態では、フロント部１１に対してほぼ直角の状態となり、非使用時に、丁番２４，２５を回転中心として、フロント部１１へ向けて内側に折り畳むことができるようになっている。ここでは、右側の丁番２４を含む丁番部２００の近傍について説明するが、左側の丁番２５を含む丁番部も同様である。

この丁番部２００における丁番２４は、ひじ継手として構成されており、図２０に示すように、フロント部１１側に設けられた円筒状のネジ孔１９３ａが形成されたコの字状の軸受け１９３と、テンプル部１２側に設けられた円筒状の孔１９４ａが形成された軸受け１９４と、を互いの孔１９３ａ，１９４ａが貫通するように組み合わせて、これらの孔１９３ａ，１９４ａに連結ピンとしての機能を果たす軸１９１を挿通して構成されたものである。なお、図２０においては、テンプル部１２に属する部分に点線でハッチングを施している。

図１９に示すように、フロント部１１に設けられた電気回路基板１８４は、フレキシブルプリント基板１８５の一端側に電気的に接続されている。このフレキシブルプリント基板１８５は、フロント部１１内から丁番部２００内へ渡って配設され、他端側が図２０に示すような複数の接点１８７に電気的に接続されている。これらの接点１８７は、丁番部２００内に立設された壁部１９５に設けられたものであり、フレキシブルプリント基板１８５と各接点１８７との接続は、接続部１８６を介して行われている。

一方、フロント部１１側の軸受け１９３に対して相対的に回転するようになされたテンプル部１２側の軸受け１９４は、周面に沿って円弧状をなす同軸接点である導体１８８が、軸方向に沿って複数設けられている。これらの導体１８８は、上記複数の接点１８７に各対応するものであり、絶縁体の中に埋め込まれていて、該絶縁体から露呈する表面には例えば金メッキが施されたものとなっている。なお、導体１８８は、表面全体に金メッキが施されたものであっても構わない。

このような構成により、フロント部１１とテンプル部１２とが相対的に回転しても、接点１８７と導体１８８との電気的接続が維持されるようになっている。そして、ＬＥＤドライバ１０１やＬＣＤドライバ１０５等の画像投影に係る回路部と、電装部３０ａに配設された回路部と、をケーブルやプリント基板等を配線して接続する必要がないために、外観をすっきりと美しく保つことができる。特に、この情報表示装置１の頭部装着部２は頭部に装着して用いられる部分であって、外観が第三者に目立つことになるために、このような構成を採用することにより、大きな効果を得ることができる。

上記接点１８７は、該軸受け１９４の周面上において、接続部１８９を介してフレキシブルプリント基板１９０の一端側と電気的に接続されている。このフレキシブルプリント基板１９０の他端側は、図示はしないが、テンプル部１２の電装部３０ａに係る電気回路基板に接続されており、さらには、上記ケーブル３を介して制御／記録部４と電気的に接続されるようになっている。

このような構成により、フレーム部１３に配設されているシースルー画像表示部６のＬＥＤドライバ１０１やＬＣＤドライバ１０５を駆動するための信号が、例えば電装部３０ａに配設された第２ＣＰＵ１１２から伝達されるようになっている。そして、例えば電装部３０ｂに上記角速度センサ８１，８４、増幅器８２，８５、Ａ／Ｄ変換回路８３が配設されているものとすると、これらからの検出信号が、同様にして、フロント部１１を介して電装部３０ａの第２ＣＰＵ１１２に伝達される。

続いて、図２１〜図２３を参照して、情報表示装置１による画像表示の概要について説明する。図２１は表示しようとする原画像を示す図、図２２はＬＣＤ１０４のピクセルと原画像との対応を示す図、図２３は虚像として投影された画像と原画像との対応を示す図である。

今、表示しようとする原画像１５１が、図２１に示すようなものであるとする。なお、ここでは、原画像１５１と、ＬＣＤ１０４上に表示する画像と、虚像として観察される画像と、の対応関係を明らかにすることが目的であるために、原画像１５１を適宜の領域に区分して、各領域にハッチングを施している。図２１〜図２３において共通のハッチングが施されている画像領域は、互いに対応する領域となっている。なお、原画像データは、上述したように、上記メモリ１１６に記憶されているものである。

この図２１において、１つの升目が原画像１５１を構成する１画素に相当している。この原画像１５１が、例えば撮像素子により撮像して得られた画像データである場合には、１つの升目は、該撮像素子の１画素に対応する。このような升目で示される各画素の情報が、上記メモリ１１６に記憶されている。

この図２１に示すような原画像１５１において、中心部の６×６画素領域が領域ａ、それから周り１画素の幅をおいた１辺１０画素でなる１画素の幅の領域が領域ｂ、さらにその周りの２画素の幅をおいた１辺１６画素でなる１画素の幅の領域が領域ｃ、その周りの３画素の幅をおいた１辺２４画素でなる１画素の幅の領域が領域ｄ、となっている。このように、中心部の領域ａから周辺部の領域ｄに行くに従って、より広い間隔で（粗く）間引くようにしている。

次に、表示素子であるＬＣＤ１０４の表示面１５２は、図２２に示すようになっている。この図２２においては、表示面１５２における１つの升目が１つの表示画素を示している。そして、このＬＣＤ１０４に対する表示画像データは、上記表示用メモリ１２５に記憶されるようになっている。このときには、上述したように、表示画素とメモリセルとが一対一に対応するように、表示画素に表示するためのデータが、表示用メモリ１２５のメモリセルに記憶される。このとき、表示用メモリ１２５に記憶される表示画像データは、例えば上記メモリ１１６に記憶されている原画像データから、ＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されているテーブルを参照して以下に説明するようなマッピングを行うことにより作成されたものである。このように、ＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されたテーブルは、図２１のどの位置の画素データを、図２２に示すＬＣＤ１０４のどの位置にマッピングするか、すなわち原画像１５１が記憶されているメモリ１１６の各アドレスに記憶された情報を、表示用メモリのどのアドレスのメモリセルに記憶するか、が予め記憶されたものとなっている。

具体的には、上記図２１に示した領域ａの画像データは、ＬＣＤ１０４の中心部の６×６表示画素でなる領域ａに表示される。従って、この領域ａの画像データについては、水平／垂直方向ともに一定の解像度（ここでは、原画像の解像度）が保たれる。次に、領域ａの周りには、該領域ａに密接するようにして、つまり間を開けることなく、領域ｂの画像データが表示される。ただし、このときに表示される領域ｂは１辺８表示画素で構成されているのに対して、上記原画像１５１の領域ｂは１辺１０画素で構成されているために、上記ＥＥＰＲＯＭ１１４のテーブルを参照することにより、適切なマッピングが行われる。このときのマッピングは、１辺１０画素の画素データを１辺８表示画素の画素データに変換する減画素処理を実質的に行うマッピングとなっている。同様に、領域ｃは、ＬＣＤ１０４においては領域ｂの外側に間を開けることなく配置され、１辺１０表示画素で構成されている。従って、該領域ｃは、１辺１６画素から１辺１０表示画素へのマッピングが行われることになる。さらに、領域ｄは、ＬＣＤ１０４においては領域ｃの外側に間を開けることなく配置され、１辺１２表示画素で構成されている。従って、該領域ｄは、１辺２４画素から１辺１２表示画素へのマッピングが行われることになる。

この図２２に示したようなＬＣＤ１０４上の表示画像を、シースルー画像表示光学系を用いて投影したときに、所定の距離位置に虚像１５３として観察されるのが図２３に示すような像となっている。すなわち、観察される虚像１５３においては、ＬＣＤ１０４上の表示画像が、中心から周辺に行くに従って、より周辺方向に引き延ばされるような像となっている。より詳しくは、虚像１５３上のある画素が、原画像１５１において対応する画素と同じ位置関係（より正確には、相似の位置関係）となるように、周辺方向への引き延ばしが行われるようになっている。従って、シースルー画像表示光学系は、画像の周辺部分ほどより画像の周辺へ引き延ばして、原画像１５１の画素位置関係を復元するような設計の光学系となっている。

図２３に示したような虚像１５３は、周辺に行くほど解像度が低下しているが、これは、網膜の中心から周辺に行く程急激に低下する人間の視力の特性に合わせたものであるために、観察者が画像の中心を注視する限りにおいては、実用上の問題が発生することはない。

このような構成によれば、ＬＣＤ１０４を構成する表示画素（ピクセル）の数を少なくすることができるために、情報表示装置１を小型化および低価格化することが可能となる。

なお、図２１と図２２とに示したような関係においては、図２１に示すような原画像１５１の画素を間引いて図２２に示すような表示画素を生成している（つまり、サンプリングしている）が、これに限らず、１つの表示画素を、複数の原画像１５１の画素データを用いて算出する（つまり、補間等により算出する）ようにしても構わない。間引きによるサンプリングの場合には、処理の負荷が軽いために、高速かつ低消費電力で処理を行うことができる利点がある。一方、補間等により算出する場合には、より原画像１５１に忠実な画像を表示することが可能となる。

次に、図２４から図２６は、情報表示装置１による画像表示の他の例を示したものである。図２４は表示しようとする原画像を示す図、図２５はＬＣＤ１０４のピクセルと原画像との対応を示す図、図２６は虚像として投影された画像と原画像との対応を示す図である。

上記図２１〜図２３に示した例においては、画面の中央から周辺に向かって二次元的に、つまり垂直方向および水平方向に解像度を低くするようにしたが、図２４から図２６に示す例は、画面の垂直方向にのみ解像度を変化させるようにしたものとなっている。

図２４に示す原画像１５１において、領域ａ、領域ｂ、領域ｃ、領域ｄを図示のように水平方向に画像の全幅をもつ領域としてとっている。すなわち、領域ａは、原画像１５１の中心部を含むように、垂直方向が中心部の６画素、水平方向が水平全画素、となるように設定されている。領域ｂは、この領域ａの上側および下側に、１画素分の間隔をおいて、垂直方向に１画素の幅で、水平方向に水平全画素となるような帯状の領域として設定されている。そして、領域ｃは、この領域ｂの上側および下側に、２画素分の間隔をおいて、垂直方向に１画素の幅で、水平方向に水平全画素となるような帯状の領域として設定されている。さらに、領域ｄは、この領域ｃの上側および下側に、３画素分の間隔をおいて、垂直方向に１画素の幅で、水平方向に水平全画素となるような帯状の領域として設定されている。このように、中心部の領域ａから垂直方向の周辺部の領域ｄに行くに従って、より広い間隔で（粗く）間引くようにしている。こうして、この図２４に示す例は、水平方向の解像度を一定に保ったまま、垂直方向の解像度を周辺に行く程低下させるようにサンプリングするものとなっている。

次に、表示素子であるＬＣＤ１０４の表示面１５２は、図２５に示すようになっている。

上記領域ａの画像データは、ＬＣＤ１０４の中心部の、垂直方向が６画素、水平方向が水平全画素でなる領域ａに表示される。従って、この領域ａの画像データについては、水平／垂直方向ともに一定の解像度が保たれる（より正確には、図２４、図２５に示す例では、垂直方向には原画像の解像度が保たれるが、水平方向については、原画像データの水平全画素数と、ＬＣＤ１０４の水平全表示画素数と、の関係に応じて解像度が低下している。）。その上下には、この領域ａに密接するようにして、つまり間を開けることなく、領域ｂの画像データが表示される。さらに、領域ｃは、ＬＣＤ１０４においては領域ｂの外側に間を開けることなく配置される。そして、領域ｄは、ＬＣＤ１０４においては領域ｃの外側に間を開けることなく配置される。このときの原画像１５１からＬＣＤ１０４のピクセルへのマッピング（つまり、メモリ１１６から表示用メモリ１２５のメモリセルへのマッピング）も、上述と同様に、ＥＥＰＲＯＭ１１４のテーブルを参照することにより行われる。

なお、ＬＣＤ１０４の垂直方向および水平方向のピクセル構成は一定であるのに対して、表示しようとする原画像の垂直方向および水平方向の画素構成は種々のもの（例えば、静止画像や動画像、異なる解像度の画像、縦位置画像や横位置画像など）があるために、あらゆる原画像に対するマッピング用のテーブルデータをＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶させておくのは困難である。従って、一般的に広く使用されているような画素構成の原画像をマッピングするためのテーブルデータのみをＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶させておき、それ以外のものについては第１ＣＰＵ１１１が演算を行ってマッピングするようにすると良い。このようにすれば、代表的なデータについては高速に処理して表示することができるとともに、テーブルとして記憶されていない画素構成の原画像データについても所望に表示することが可能となる。

そして、この図２５に示したようなＬＣＤ１０４上の表示画像を、シースルー画像表示光学系を用いて投影したときに、所定の距離位置に虚像１５３として観察されるのが図２６に示すような像となっている。すなわち、観察される虚像１５３においては、ＬＣＤ１０４上の表示画像が、中心から上下の周辺部に行くに従って、より垂直方向に引き延ばされるような像となっている。従って、シースルー画像表示光学系は、垂直方向において、周辺部に行くほど像を拡大するような光学系となっている。このときに、虚像１５３上のある画素が、原画像１５１において対応する画素と同じ位置関係（相似の位置関係）となるように、垂直方向への引き延ばしが行われるのは、上述と同様である。

従って、図２５に示したような虚像は、垂直方向の解像度は周辺に行くほど低下するが、水平方向の解像度は一定に保たれるようになっている。

これら図２４〜図２６に示したような画素データの対応関係を実現するような構成を採用すれば、観察者が観察する画像の解像度を１次元方向にのみ変化させるものであるために、２次元方向に解像度を変化させるマッピングに比して、メモリ１１６から表示用メモリ１２５への画素データのマッピングをより簡単に行うことができる。

なお、上記図２１〜図２３に示したような例、あるいは上記図２４〜図２６に示したような例の他に、ＬＣＤ１０４の所定位置（例えば表示面の中心位置）を中心にして、該中心から見た方向によることなく該中心からの距離のみに応じて解像度が粗くなるように、つまり、同心円状の周辺に行く程解像度が粗くなるように、マッピングすることも可能である。

また、図２１〜図２６は、技術的な思想を説明するための例であるために、例示のものは、実際の原画像やＬＣＤ１０４の構成とは異なる（つまり、実際の画素数やピクセル数はもっと多く、原画像についても上述したように種々の画素構成のものがある。）。従って、画素数や原画像のサンプリング間隔の具体的な数値については、設計に応じて様々な値をとることになる。

さらに、上記図２３や図２６に示したような観察される画像が上記図２１や図２４に示したような原画像と相似であるためには、原画像から表示素子としてのＬＣＤ１０４への画像のマッピングを第１の写像とし、ＬＣＤ１０４にマッピングされた画像を光学系により表示する過程を第２の写像とすると、これら第１の写像と第２の写像とが互いに逆写像（より正確には、画素数が減少する不可逆変化が行われているために逆写像にはなり得ず、幾何的な位置関係についてのみが逆写像となるようにする。）の関係にある必要がある。この関係を確保するには、上記マッピングの処理に合わせて上記光学系の特性を決定するように設計を行うよりも、該光学系の特性に合わせてマッピングの処理をプログラムにより調整する方が容易である。

以上説明したように、本技術は、原画像を、所定位置を中心にして、周辺に行く程低解像度で表示素子に表示し、この表示素子に表示された画像を光学系を介して周辺に行く程拡大して表示するものとなっている。

次に、メモリ１１６に記憶されている原画像の情報を、表示用メモリ１２５の各アドレスにマッピングして、ＬＣＤ１０４に表示する作用について説明する。

図１１に示したメモリ１１６には、表示を行う対象となる原画像が記憶されていて、この原画像が例えば高精細の画像であるものとする。このメモリ１１６のどのアドレスのデータを、表示用メモリ１２５のどのアドレスに書き込むかは、上述したように、ＥＥＰＲＯＭ１１４にテーブルとして予め対応付けて記憶されている。

上記表示用メモリ１２５の各メモリアドレスは、ＬＣＤ１０４の所定のピクセルに１：１に対応するように構成されている。ＬＣＤ１０４は、ＬＣＤドライバ１０５により駆動されることで、上記表示用メモリ１２５のデータを画像として表示するようになっている。

上述したような構成において、第１ＣＰＵ１１１は、上記ＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されているテーブルを参照しながら、メモリ１１６のデータを表示用メモリ１２５の各アドレスにマッピングする。

このＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されているテーブルは、上述したような周辺部ほど拡大するように画像を虚像として投影するシースルー画像表示光学系の写像の、逆写像を実現するようなテーブルとして、予め記憶されたものである。従って、シースルー画像表示光学系の光学的性質（設計により定められたものを用いても構わないが、光学系の個体差等を考慮して、各製品毎に測定したものを用いるようにしても良い。）に基づき、写像を算出し、その逆写像を算出して、さらに減画素の処理を行うことによりテーブルを算出することができる。

表示用メモリ１２５にマッピングされた情報は、ＬＣＤ１０４により表示され、第１ＨＯＥ１０６により反射されて、コンバイナとしての第２ＨＯＥ１０７により観察者の眼９９に導かれる。

これにより、観察者は、図２３または図２６に示したような画像を、所定の位置に虚像として観察することができる。

なお、上記ＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されたテーブルは、上述したように、設計的に定まるものであるが、情報表示装置１を製造する過程においては各種の製作誤差が発生する可能性がある。そこで、こうした誤差を、次のような手段により補正するようにしている。

この補正を行うために、原画像として、図２７に示すようなテストチャート１５５の画像を用意して、メモリ１１６に記憶しておく。図２７は、テストチャートの例を示す図である。このテストチャート１５５は、例えば、垂直方向の複数の直線および水平方向の直線をそれぞれ等間隔に配置することにより、方眼状に線を引いたチャートとなっている。

そして、メモリ１１６に記憶されているこのテストチャート１５５のデータを、ＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されているテーブルを参照しながら、表示用メモリ１２５にマッピングする。

上記表示用メモリ１２５に記憶されたデータは、ＬＣＤ１１２により表示され、第１ＨＯＥ１０６および第２ＨＯＥ１０７を含むシースルー画像表示光学系により、周辺が拡大された虚像として観察者の眼へ投影され、観察者は、メモリ１１６に記憶されたテストチャート１５５と相似な図形を観察することができる。

ここで、上記第２ＨＯＥ１０７を介して表示された画像を、製造時の補正用データ取得用に設けられている撮像装置により撮像する。この撮像装置は、画像の歪みが生じないものであるか、または画像の歪みについての情報が既知のものであるとする。この撮像装置より得られた画像データから、情報表示装置１に発生しているテストチャート１５５の幾何的な歪みに関する情報を解析して、取得する。そして、この解析データに基づいて、該歪みを補正することができるように、ＥＥＰＲＯＭ１１４のテーブルを修正する処理を行う。このとき、表示される像とその像を補正する様子とを観察することができるように、撮像装置により得られた画像データを、調整用のモニタに表示すると良い。

例えば、水平方向の直線として表示されるべき線（つまり、この線が、修正後に達成されるべき線１５７である。）が、図２８に示すように、左右の周辺部へ行くに従って上に持ち上がるような曲線１５６として、観察者の眼に表示されるものとする。図２８は、上記図２７に示したテストチャートにおける一水平方向の直線の修正前後の様子を示す図である。ここに、画像の中心を原点として、水平右方向にｘ軸、垂直上方向にｙ軸をそれぞれとるとすると、表示画像のある位置Ｐ（ｘ，ｙ）において、垂直方向の歪みΔｙが生じていることになる。そこで、この歪みΔｙを求めて、該歪みΔｙの大きさから、上記表示画像Ｐ（ｘ，ｙ）の画像が、修正された位置Ｑに表示されるように、ＥＥＰＲＯＭ１１４のテーブルを修正することになる。このような、ある位置Ｐ（ｘ，ｙ）における歪みΔｙの検出を、画像を構成する全ての画素について行うと、処理に膨大な時間を要してしまうために、画像内の幾つかの箇所に代表点を定めて、これらの代表点について歪みΔｙを検出し、それ以外の点については補間等により歪みΔｙを推定すれば良い。こうして、全画素に係る歪みΔｙが求められたところで、これらの歪みΔｙを補正することができるようにＥＥＰＲＯＭ１１４のテーブルを修正する。

このような修正は、検査員が手動で行うことも不可能ではないが、生産性やコスト、検査員の個人差等を考慮すると、あまり現実的ではないために、上述したように、自動計測を行ってテーブルデータを自動的に補正するような検査補正システムを用いるようにすると良い。ただし、観察者が使用時に補正を行う場合には、テストチャート１５５の像を第２ＨＯＥ１０７を介して観察しながら、手動で行うことが考えられる。

なお、上述では、図２８に示したような垂直方向の歪みΔｙを補正の対象としたが、補正の対象となる歪みはこれに限るものではなく、水平方向の歪みや、回転方向の歪みなど、各種の幾何的な歪みを対象とすることができる。

また、メモリ１１６の原画像情報を入力情報、ＥＥＰＲＯＭ１１４のテーブル情報を中間情報、虚像として観察される画像を出力情報、とすると、上述したようなＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶するテーブルの修正方法は、上記入力情報と上記出力情報との関係から、上記中間情報を実験的に求めることが可能であることを示している。中間情報の特徴は、光学系により定まるが、このような実験的な中間情報の求め方は、特定の光学系に依存するものではないために、他の光学系を採用したとしても中間情報を求めることが可能である。従って、周辺の像を拡大するという技術思想に適合した光学系であれば、本実施例に記載した光学系に限定されることなく、種々の光学系を広く適用することが可能である。

続いて、図２９は表示画面の初期位置を調整する処理を示すフローチャートである。この図２９に示す処理を、図３２、図３３を参照して説明する。図３２は表示画面の初期位置を調整するときの画面の表示例を示す図、図３３は表示画面の初期位置が調整されたときの画面の表示例を示す図である。

本実施例の情報表示装置１は、後述するように、観察者の頭部の動きにかかわらず、あたかも表示画像が外界に固定されているように表示することができるものとなっている。従って、観察者が頭部を傾けると、その動きに応じて、頭部の傾きと反対の方向に該傾き量に応じた量だけ画像をシフトさせるものとなっている。この図２９に示す処理は、頭部のどの傾き角度を基準にして、このようなシフトを行うかを調整するための処理となっている。

今、観察者が、例えば丁度正面を向いているときに、ほぼ図３２に示すような画面が表示されているものとする。なお、この図３２において、表示可能範囲９１を点線により示しており、この表示可能範囲９１内の右下の位置に表示枠９２が表示され、この表示枠９２の内側が表示画面９３となっている。

このような状態において、観察者がリモコン部５を用いて所定のキー操作を行うことにより、この情報表示装置１を調整モードに設定すると、表示可能範囲９１内の左側には、該図３２に示すように、調整モードであることを示す「ＡＤＪ」の文字９４が表示される（ステップＳ１）。

次に、リモコン部５のポインタ７４を上下左右にキー操作すると、無線を介して、制御／記録部４の第１ＣＰＵ１１１が、該キー入力を検出する（ステップＳ２）。

そして、検出されたのが上方向のキー操作である場合には、該キー操作がなされている間、表示枠９２および表示画面９３を所定の移動速度で表示可能範囲９１内において上方向に移動する（ステップＳ３）。

また、検出されたのが下方向のキー操作である場合には、該キー操作がなされている間、表示枠９２および表示画面９３を所定の移動速度で表示可能範囲９１内において下方向に移動する（ステップＳ４）。

さらに、検出されたのが左方向のキー操作である場合には、該キー操作がなされている間、表示枠９２および表示画面９３を所定の移動速度で表示可能範囲９１内において左方向に移動する（ステップＳ５）。

そして、検出されたのが右方向のキー操作である場合には、該キー操作がなされている間、表示枠９２および表示画面９３を所定の移動速度で表示可能範囲９１内において右方向に移動する（ステップＳ６）。

これら、ステップＳ３〜Ｓ６の何れかの操作が終了したら、リモコン部５の左ボタン７５がクリックされるのを待機する（ステップＳ７）。ここで、左ボタン７５がクリックされるまでは、上記ステップＳ２へ行って、キー入力の処理を継続して行う。

一方、左ボタン７５がクリックされた場合には、表示枠９２の位置が確定したことになる。そして、これと同時に、調整モードであることを示す「ＡＤＪ」の文字９４が消える。これにより、例えば図３３に示すような状態の表示枠９２および表示画面９３が、虚像として表示されることになる。

その後、角速度センサ８１，８４の出力に基づいて演算された頭部のヨー方向およびピッチ方向の角度データθy ，θp をリセットして（ステップＳ８）、表示画面の位置調整を終了する。

このような調整を行うことにより、初期状態における表示枠９２および表示画面９３の位置が確定するとともに、該初期状態を基点として角度データθy ，θp の測定がその後に行われることになる。

なお、図３２、図３３に示す例では、表示枠９２を境界線を用いて明示したが、必ずしも明示しなくても構わない。

また、ここでは、初期位置の調整を、上記図２９に示したような処理を実行することにより行っていたが、これに限るものでもない。例えば、頭部が所定の傾き角度となっているとき（具体例としては、観察者が初期位置に設定したい傾き角度に頭部をしたとき）に、予め定められたキー入力操作（例えば、上記左ボタン７５をクリックする操作）を行うことにより、表示画面を所定の位置に設定するとともに、上記角度データθy ，θp をリセットするようにしても良い。このような操作系を採用することにより、より簡単に、表示枠９２および表示画面９３の初期位置を調整することが可能となる。

続いて、図３０は、画像の表示位置を制御する処理を示すフローチャートである。

この図３０に示す処理は、画面の表示領域を、頭部の傾き角と反対の方向にシフトさせることにより、あたかも外部に固定されたモニタを観察しているような感覚を与える処理となっている。

なお、頭部の傾き角に応じてモニタの表示領域をシフトする際に、表示領域の変更が頭部の傾き角の変化に高速かつスムーズに追従するときは良いが、実際は表示領域の変更速度には限界があるために、表示領域の更新のスムーズさが損なわれる可能性がある。そこで、本実施例では、スムーズさが著しく損なわれることのないようなある所定以上の角度変化が生じたときにのみ、表示領域の更新を行うようにしている。

しかし、このように処理しても、頭部の傾き角度が微小変動する毎にある程度の遅れをもって表示領域の更新が行われ、特に更新が頻繁であると、観察者に違和感を与えることになる。そこで本実施例においては、頭部の傾きが順方向に変化しているときと、逆方向に変化した直後と、において、頭部の傾き角度変化の閾値に変化をもたせるようにしている。すなわち、表示領域の更新を行う順方向の角度変化に対して、逆方向の角度変化を検出した直後の角度変化を大きくするという、いわゆるヒステリシス特性をもたせることにより、上記違和感の軽減を図るようにしている（後述するステップＳ１５〜Ｓ１９およびステップＳ２２参照）。また、本実施例においては、スクロール操作が行われたときには、表示領域内の画像をスクロールするように該表示領域の更新を行うようにしている（後述するステップＳ２３〜Ｓ２５参照）。

このような処理について、図３０を参照しながら詳細に説明する。

この処理を開始すると、まず、角速度センサ８１により検出された観察者の頭部のヨー方向の角速度情報を入力するとともに（ステップＳ１１）、角速度センサ８４により検出された観察者の頭部のピッチ方向の角速度情報を入力する（ステップＳ１２）。

そして、上記ステップＳ１１で取得したヨー方向の角速度を時間積分することにより、ヨー方向の角度変化Δθy ［ｒａｄ］を演算するとともに（ステップＳ１３）、上記ステップＳ１２で取得したピッチ方向の角速度を時間積分することにより、ピッチ方向の角度変化Δθp ［ｒａｄ］を演算する（ステップＳ１４）。

次に、予め定められた時間（所定時間）内における、上記ヨー方向の角度変化の絶対値｜Δθy ｜と、ピッチ方向の角度変化の絶対値｜Δθp ｜と、の少なくとも一方が、所定値（所定の第１の閾値）α1 よりも大きいか否か、つまり、｜Δθy ｜＞α1 と｜Δθp ｜＞α1 との少なくとも一方が成立しているか否かを判断する（ステップＳ１５）。

ここで、｜Δθy ｜と｜Δθp ｜との少なくとも一方が上記所定値α1 よりも大きいと判断された場合には、さらに、所定値α1 よりも大きいと判断された角度変化Δθy またはΔθp が、前回検出された値と反対方向の値になっているか否か（つまり、前回検出時と符号が逆になっているか否か）を判断する（ステップＳ１６）。この処理は、頭部の傾き角度の変化が、順方向のままであるか、または逆方向に変わったか、を判断する処理となっている。

このステップＳ１６において、反対方向の値になっていると判断された場合には、上記ヨー方向の角度変化の絶対値｜Δθy ｜と、ピッチ方向の角度変化の絶対値｜Δθp ｜と、の少なくとも一方が、第２の所定値（所定の第２の閾値）α2 （ただし、第２の所定値α2 は、α2 ＞α1 を満たす値）よりも大きいか否か、つまり、｜Δθy ｜＞α2 と｜Δθp ｜＞α2 との少なくとも一方が成立しているか否かをさらに判断する（ステップＳ１７）。

このステップＳ１７において、｜Δθy ｜と｜Δθp ｜との少なくとも一方が上記第２の所定値α2 よりも大きいと判断された場合、または上記ステップＳ１６において反対方向ではないと判断された場合には、上記Δθy またはΔθp に対応する表示枠９２（および表示画面９３）の移動量を演算する（ステップＳ１８）。この移動量の演算は、観察者の眼から画面までの距離をＬとしたときに、Ｌ×Δθy またはＬ×Δθp を算出することにより行われる。

次に、演算された移動量に基づいて、移動後の表示枠９２（および表示画面９３）が、少なくとも一部は表示可能範囲９１の中に入っているか、または全部が外になってしまうか、を判断する（ステップＳ１９）。

ここで、表示枠９２の全部が表示可能範囲９１の外になってしまうと判断された場合には、上記第１ＣＰＵ１１１の内部に設けられたタイマにより計測している時間が、表示枠９２の全部が最初に表示可能範囲９１の外になってしまってから、継続して、予めＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されている所定時間Ｔｓ以上になっているか否かを判断する（ステップＳ２０）。

このステップＳ２０において、所定時間Ｔｓが経過していると判断された場合は、この情報表示装置１を低消費電力モードに設定して、電源回路１２４から供給される電力の低減を行い（ステップＳ２１）、その後に、この処理を終了する。なお、上記所定時間Ｔｓは、上述したように、図８に示すメニューボタン６３、メニュー選択スイッチ６６，６７，６８，６９、確定スイッチ６５などを操作することにより、所望の時間的長さに設定することができるようになっている。この低消費電力モードは、具体的には、第１ＣＰＵ１１１と第２ＣＰＵ１１２との一部の機能に関する動作を除いて、これら第１ＣＰＵ１１１と第２ＣＰＵ１１２のその他の動作や、あるいはＣＰＵ以外の他のブロックの動作を停止することにより行われるが、これは公知の手段と同様である。なお、上記低消費電力モードにおいては、表示枠９２などの画像は表示されず、外界の像のみを観察することができる状態となる。また、このステップＳ２１においては、低消費電力モードへ移行するようにしているが、これに代えて、当該情報表示装置１の電源をオフにするようにしても構わない。

一方、上記ステップＳ１９において、表示枠９２の少なくとも一部が表示可能範囲９１に入っていて画像を表示することが可能であると判断された場合、または上記ステップＳ２０において、表示枠９２が非表示となった時間が上記所定時間Ｔｓよりも短かった場合には、観察者の頭部のヨー方向またはピッチ方向への角度変化と反対方向に、上記ステップＳ１８で演算された移動量に相当する量だけ表示画面を移動するように、表示枠９２の情報および表示画面９３の情報を表示用メモリ１２５へマッピングして記憶させる（ステップＳ２２）。その後は、上記ステップＳ１１へ戻って、上述したような処理を繰り返して行う。

一方、上記ステップＳ１５において、｜Δθy ｜と｜Δθp ｜との両方が上記所定値α1 以下であると判断された場合、または上記ステップＳ１７において、｜Δθy ｜と｜Δθp ｜との両方が上記第２の所定値α2 以下であると判断された場合には、表示枠９２内の表示画面９３をスクロールする操作が行われているか否かを判断する（ステップＳ２３）。なお、このスクロール操作は、リモコン部５のポインタ７４を上下左右にキー操作することにより行われるようになっており、これらのキー操作の何れかが行われている間は、該キー操作に応じた指定方向に表示画面９３がスクロールされることになる。

このステップＳ２３において、スクロール操作が行われていることを検出した場合には、表示用メモリ１２５における表示枠９２内に対応するメモリセルの位置に、スクロール操作に応じて表示画面９３がスクロールされるように、メモリ１１６から原画像を読み出してマッピングし記憶させる（ステップＳ２４）。

その後、スクロール操作が終了したか否かを判断し（ステップＳ２５）、終了するまでは上記ステップＳ２４へ戻って、上述したようなマッピング処理を繰り返して行う。

こうしてスクロール操作が終了していると判断された場合、または上記ステップＳ２３においてスクロール操作が行われていないと判断された場合には、上記ステップＳ１１へ戻って、上述したような動作を繰り返して行う。

上記図３０のフローチャートを参照して説明した例は、頭部の傾き変化に追従して表示枠９２の位置を更新することにより、表示枠９２があたかも外界に固定されているかのように表示するものである。このような表示は、表示枠９２が外界物の一部であるかのような自然な感覚を与えるために、観察者の眼の疲労を少なくするというメリットがある。しかし、該図３０に示す処理は、頭部の傾きに追従して逐次、表示を更新するものであるために、高速処理が必要になって、消費電流も増大してしまう。このような点を考慮した他の処理の例を図３１に示す。この図３１に示す処理は、頭部の傾き角度が所定値より小さいときは、表示枠９２の位置を更新することなく一定の位置に表示し、頭部の傾き角度が所定値以上となったときには表示を消すようにしたものとなっている。このようにすることにより、頭部の傾き角度が所定値以下の範囲内である場合にはやや不自然な表示になるものの、上記図３０を参照して説明したような処理に比べて、構成が簡単で消費電力も少ないという利点がある。

図３１は、画像の表示／非表示を制御する処理の例を示すフローチャートである。

なお、この図３１に示す処理の内の、上記図３０に示す処理と同様の部分については、適宜説明を省略し、主として該図３０に示す処理と異なる部分についてのみ説明する。

まず、この図３１に示すステップＳ３１〜Ｓ３７の処理は、上記図３０に示したステップＳ１１〜Ｓ１７の処理と同様である。

そして、ステップＳ３７において、｜Δθy ｜と｜Δθp ｜との少なくとも一方が第２の所定値α2 よりも大きいと判断された場合、またはステップＳ３６において反対方向ではないと判断された場合には、上記Δθy のリセット位置からの累積角度変化量ΣΔθy 、またはΔθp のリセット位置からの累積角度変化量ΣΔθp を演算する（ステップＳ３８）。この移動量の演算は、観察者の眼から画面までの距離をＬとしたときに、Ｌ×ΣΔθy またはＬ×ΣΔθp を算出することにより行われる。

次に、演算された角度変化量ΣΔθy ，ΣΔθp の少なくとも一方が所定の角度β１よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３９）。

ここで、少なくとも一方の角度変化量が、所定の角度β１よりも大きいと判断された場合には、次に、表示枠９２およびこの表示枠９２内の画像の表示を消す（ステップＳ４０）。なお、上記所定の角度β１は、図３０の例において説明したように、仮に表示枠９２を外界に固定するように表示した場合において、該表示枠９２が表示範囲から消失すると判断できるような値に設定すれば良い。もちろん、視覚に違和感を与えないようなその他の角度変化内で、表示または非表示を切り換えるように構成しても構わない。

このステップＳ４０の処理により、表示枠９２と画像とを消した後は、上記第１ＣＰＵ１１１の内部に設けられたタイマにより計測している時間が、表示枠９２と画像とを消してから、継続して、予めＥＥＰＲＯＭ１１４に記憶されている所定時間Ｔｓ以上になっているか否かを判断する（ステップＳ４１）。

このステップＳ４１において、所定時間Ｔｓが経過していると判断された場合は、この情報表示装置１を低消費電力モードに設定して、電源回路１２４から供給される電力の低減を行い（ステップＳ４２）、その後に、この処理を終了する。なお、上記低消費電力モードにおいては、表示枠９２などの画像は表示されず、外界の像のみを観察できる状態となる。また、このステップＳ４２においては、低消費電力モードへ移行するようにしているが、これに代えて、当該情報表示装置１の電源をオフにするようにしても構わない。

一方、上記ステップＳ３９において、上記ステップＳ３８により演算された角度変化量ΣΔθy ，ΣΔθp の両方が所定の角度β１以下であると判断された場合、または、上記ステップＳ４１において、表示枠９２および画像が非表示となった時間が上記所定時間Ｔｓ未満であると判断された場合には、表示枠９２の情報および表示画面９３の情報を表示用メモリ１２５へマッピングして、リセット位置における表示枠９２および表示枠９２内の画像の表示を再開する（ステップＳ４３）。その後は、上記ステップＳ３１へ戻って、上述したような処理を繰り返して行う。

また、この図３１に示すステップＳ４４〜Ｓ４６の処理は、上記図３０に示したステップＳ２３〜Ｓ２５の処理と同様である。

なお、上記図３０、および図３１を参照して説明したような処理は、主に第１ＣＰＵ１１１（図１１参照）により行われるものであるが、該第１ＣＰＵ１１１にかかる負荷の大きさに応じて、第２ＣＰＵ１１２に該処理の一部を担わせるような分散処理を行っても構わない。

また、上述では、メモリ１１６に記憶されている原画像に基づいてＬＣＤ１０４に表示するための表示用のデータを生成したが、例えばキャラクタジェネレータ１２６により生成されたキャラクタデータや、その他の定型データなどについては、メモリ１１６を経由することなく、表示用メモリ１２５に直接書き込むようにしても構わない。ただし、このときには、ＥＥＰＲＯＭ１１４のテーブルを参照して、表示位置に応じた処理を行ってから表示用メモリ１２５に書き込むようにするのは、メモリ１１６に記憶されている原画像の場合と同様である。

一方、これとは逆に、メモリ１１６から読み出した原画像のデータをリアルタイムで処理して、表示用メモリ１２５に書き込むことなく、ＬＣＤドライバ１０５による表示制御に同期するように第２ＣＰＵ１１２から出力するようにすることも可能である。

さらに、上述では、周辺部の解像度を低下させた表示画像を、原画像との幾何的な相似性が略保たれるように観察者の眼に投影するタイプの情報表示装置を例に挙げたが、これに限るものではなく、スクリーン等に画像を投影して表示するようなプロジェクタ装置等にも周辺部の解像度を低下させる技術を適用することが可能である。

このような実施例１によれば、人間の眼の特性を考慮して、視力が良い網膜の中心部分に対応する画像の解像度が高くなるようにし、視力があまり良くない網膜の周辺部分に対応する画像の解像度は低くなるようにしたために、表示素子に設けられている限られた数のピクセルを有効に利用しながら、高い解像感の画像を観察することが可能となる。これにより、従来と同様の解像感を得るには、よりピクセル数が少なく小型で安価な表示素子を用いることが可能となる。あるいは、従来と同様の表示素子を用いる場合には、より高い解像感を得ることができる。

このとき、観察される画像が、原画像とほぼ相似となるようにしているために、画像の周辺部が圧縮や伸張されることなく、自然な画像を観察することができる。

さらに、周辺部における解像度の減少を、原画像からメモリセルへのマッピングにより行っているために、高速に処理を行うことが可能となって、画像を表示するまでの遅延時間を極力短縮することができる。このとき、マッピングの対応関係を、ＥＥＰＲＯＭにテーブルとして記憶させておくことにより、ＣＰＵ等にあまり負荷をかけることなく、高速に処理を行うことができる。

そして、所定の基準位置を画像の中の１点とすることにより、表示素子のピクセルを、より効率的に使用して解像感を向上することができる。

また、所定の基準位置を、画像の中の１点を通る直線とすることにより、マッピングの処理をより簡単かつ高速に行うことが可能となる。

そして、このような構成は、観察者の頭部に装着して用い、表示情報を観察者の眼に投影するタイプの頭部装着型の情報表示装置において、特に有効に用いることができる。

加えて、表示領域内の表示情報をスクロールすることができるように構成したために、最も高い解像度が得られる部分に、所望の情報を表示することができる。これにより、小型で軽量な装置でありながら、任意の画像を鮮明に観察することが可能となる。

また、観察者の頭部の傾きに関わらず、該観察者から観察したときの虚像の位置がほぼ一定となるように、観察者の頭部の傾き方向とは逆方向に画像を移動させるようにしたために、観察者は、あたかも外界に固定された（例えば大型の）表示画面を観察しているように画像を観察することが可能となる。

さらに、表示する画像の初期位置を調整することができるようにしたために、観察者の個人差や使用目的に応じた最適な初期位置を選択することができる。したがって、例えば電車の中でパーソナルコンピュータ用のモニタとして使用する場合などに、斜め下方に表示画面を設定して、リモコン部により文字入力を行うことなどが可能となる。そして、この初期位置を基準として頭部の傾き角度を検出するために、例えば自然体のときの頭部の位置を中心にして、画像を観察することが可能となる。このような表示画面の初期位置を調整は、あたかも外界に設置した表示画面を最適な位置に設置するような感覚となり、便利な機能となる。

加えて、画像の初期位置を所望の位置に移動させることができるようにする場合には、調整の自由度が高まり、一方、予め定められた初期位置に調整する場合には操作が簡単となる。

また、頭部の角度が変化したときでも、所定時間内の角度の変化量が第１の閾値以下の場合には、頭部の角度変化と反対方向への表示画面のシフトは行わないようにしたために、頭部が微小変化する毎に演算を行う必要がなくなり、ＣＰＵの負荷を軽減することができる。

さらに、頭部の角度が反対方向に変化した場合には、頭部の角度変化と反対方向へ表示画面をシフトする処理を行うか否かを判断するための閾値を、同一方向の場合に比して大きくするようにした（第２の閾値）ために、所定位置を中心とした頭部の微小振動により画面がちらつくのを効果的に防止することができる。

また、外界の像に重畳するように所定の画像を表示するとともに、上記頭部の傾き角度に応じて該画像の表示状態と非表示状態とを切り換えるようにし、この非表示状態が所定時間以上継続したときには、その後に頭部の傾き角度が表示状態に該当する角度となったときでも、該非表示状態を継続的に維持するようにしている。これにより、頭部の角度を変化させるという簡単な動作だけで、頭部に表示装置を装着したまま、画像の観察と通常の行動に必要な外界の観察とを容易に切り換えることが可能となる。例えば、上述したように、電車の中などでパーソナルコンピュータ用のモニタとして使用する場合であって、斜め下方に表示画面を設定している場合などには、電車から降りるときに頭部を持ち上げると画面が視界から消えて、妨げるものなく外界を観察することができるために、表示装置を取り外すことなく安全に通常の行動をとることができる。

さらに、上述したような画像の非表示状態が所定時間以上継続したときには、電源をオフするかまたは低消費電力モードに設定するようにしたために、特に意識的にモードを切り換えたり電源を切ったりする操作を行わなくても、消費電力の低減を図ってバッテリ寿命等を延ばすことができる。

こうして、気軽に使えながら、高度な機能を提供可能なウエアラブルな携帯型の情報表示装置となる。

また、低消費電力モードに切り替えるまでの所定時間を所望の長さの時間に設定することができるようにしたために、観察者のニーズに応じた使い方が可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

本発明は、頭部に装着した状態で画像を観察し得るように表示する表示装置に好適に利用することができる。

本発明の実施例１における頭部装着型の情報表示装置の使用形態を示す斜視図 。 上記実施例１の頭部装着部を示す正面図。 上記実施例１の頭部装着部を示す平面図。 上記実施例１の頭部装着部を示す右側面図 。 上記実施例１において、操作パネルを閉じた状態の制御／記録部を示す平面図 。 上記実施例１において、操作パネルを閉じた状態の制御／記録部を示す右側面図。 上記実施例１において、操作パネルを閉じた状態の制御／記録部を示す左側面図。 上記実施例１において、操作パネルに配置された操作スイッチ類を示す平面図。 上記実施例１において、操作パネルを開いた状態の制御／記録部を示す斜視図。 上記実施例１におけるリモコン部の構成を示す平面図。 上記実施例１における情報表示装置の主として電子回路に係る構成を示すブロック図。 上記実施例１におけるピッチ方向を説明するための図。 上記実施例１におけるヨー方向を説明するための図。 上記実施例１におけるシースルー画像表示部の光学系の原理を説明するための図。 上記実施例１におけるシースルー画像表示部の光学系の構成を示す一部断面を含む正面図。 上記実施例１におけるシースルー画像表示部の光学系の一構成例を示す左側面図。 上記実施例１におけるシースルー画像表示部の光学系の他の構成例を示す左側面図。 上記実施例１におけるシースルー画像表示部の光学系の構成を示す平断面図。 上記実施例１において、フロント部と丁番部とテンプル部とを含む接続部分の構造を示す一部断面を含む平面図 。 上記実施例１において、丁番部とテンプル部との接続部分を図１９の左側から略右方向へ見た図。 上記実施例１において、表示しようとする原画像を示す図 。 上記実施例１におけるＬＣＤのピクセルと原画像との対応を示す図 。 上記実施例１において、虚像として投影された画像と原画像との対応を示す図。 上記実施例１において、表示しようとする原画像の他の例を示す図 。 上記実施例１におけるＬＣＤのピクセルと原画像との対応の他の例を示す図 。 上記実施例１において、虚像として投影された画像と原画像との対応の他の例を示す図。 上記実施例１におけるテストチャートの例を示す図。 上記図２７に示したテストチャートにおける一水平方向の直線の修正前後の様子を示す図。 上記実施例１において、表示画面の初期位置を調整する処理を示すフローチャート。 上記実施例１において、画像の表示位置を制御する処理を示すフローチャート。 上記実施例１において、画像の表示／非表示を制御する処理の例を示すフローチャート。 上記実施例１において、表示画面の初期位置を調整するときの画面の表示例を示す図 。 上記実施例１において、表示画面の初期位置が調整されたときの画面の表示例を示す図。 網膜の各部位における視力を、輝度をパラメータとして表した線図 。

符号の説明

１…情報表示装置
２…頭部装着部
３…ケーブル
４…制御／記録部
５…リモコン部
６…シースルー画像表示部（表示手段）
１１…フロント部
１２…テンプル部
１３…フレーム部
１４，１５…透明光学部材
１９…鼻パッド部
２０…ブリッジ部
２１…ケーブル接続端子
２４，２５…丁番
２６，２７…先セルモダン
３０ａ，３０ｂ…電装部
３３…ボックス部
４１…制御／記録本体部
４２…操作パネル
４４…電源スイッチ
４８…ＬＣＤ表示素子
４９…ケーブル接続端子
５０…ＡＶ／Ｓ接続端子
５１…ＰＣ接続端子
５４…記録用メモリ挿入口
５５…バッテリ挿入口
５６…スピーカ
５９…再生／停止スイッチ
６３…メニューボタン
６５…確定スイッチ
６６，６７，６８，６９…メニュー選択スイッチ
７１…キーボード
７２…ドームポインタ操作部（スクロール手段）
７３…アンテナ
７４…ポインタ
７５…左ボタン
７６…右ボタン
８１…角速度センサ（ヨー方向）（角度検出手段）
８２，８５…増幅器
８３…Ａ／Ｄ変換回路
８４…角速度センサ（ピッチ方向）（角度検出手段）
９１…表示可能範囲
９２…表示枠
９３…表示画面
９４…文字
１０１…ＬＥＤドライバ
１０２…ＬＥＤ
１０３…集光レンズ
１０４…ＬＣＤ表示素子（表示手段、表示素子）
１０５…ＬＣＤドライバ（移動制御手段）
１０６…第１ホログラフィー光学素子（第１ＨＯＥ）（表示手段、光学系）
１０７…第２ホログラフィー光学素子（第２ＨＯＥ）（表示手段、光学系）
１１１…第１ＣＰＵ（制御手段、表示手段、表示制御手段、移動制御手段、調整手段）
１１２…第２ＣＰＵ（制御手段、表示手段、表示制御手段、角度検出手段、移動制御手段、調整手段）
１１３…第１操作スイッチ（調整手段、時間設定手段）
１１４…ＥＥＰＲＯＭ（表示手段、表示制御手段、第３の記憶手段）
１１６…メモリ（表示手段、第１の記憶手段）
１１７…Ｄ／Ａ変換回路
１１８…ＬＣＤドライバ
１１９…圧縮／伸張回路
１２０…記録用メモリ（記録手段）
１２１…選択回路
１２２…ハードディスク（記録手段）
１２３…受信回路
１２４…電源回路
１２５…表示用メモリ（表示手段、第２の記憶手段）
１２６…キャラクタジェネレータ
１３１…第２操作スイッチ（調整手段、時間設定手段）
１３２…デコーダ
１３３…送信回路
１３４…電源回路
１４１，１４６…電気回路基板
１４２，１４３…導光部材
１５１…原画像
１５２…表示面
１５３…虚像
１５５…テストチャート
１８４…電気回路基板
１８５，１９０…フレキシブルプリント基板
１８６，１８９…接続部
１８７…接点
１８８…導体
１９１…軸
１９３，１９４…軸受け
２００…丁番部
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (5)

1. 観察者の頭部の傾き角度を検出するための角度検出手段と、
   外界の像に重畳するように所定の画像を表示するものであって、上記角度検出手段により検出された観察者の頭部の傾き角度に応じて、画像を表示する表示状態と、画像を非表示とする非表示状態と、を切り換える表示手段と、
   上記表示手段の非表示状態が所定時間以上継続したときには、その後に頭部の傾き角度が上記表示状態に対応する傾き角度になった場合であっても、非表示状態を継続的に維持するように該表示手段を制御する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする頭部装着型表示装置。
2. 上記表示手段は、上記角度検出手段により検出された観察者の頭部の傾き角度が、所定の角度範囲内である場合に上記表示状態とし、該所定の角度範囲を逸脱する場合には上記非表示状態とするように切り換えるものであることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
3. 上記表示手段は、上記表示状態において、観察者から観察したときの上記画像の上記外界に対する相対的な位置が、該観察者の頭部の傾きに関わらずほぼ一定となるように、上記角度検出手段により検出された観察者の上記頭部の傾き方向とは逆方向に、該角度検出手段により検出された角度に相当する量だけ上記画像を移動させて表示するものであることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
4. 上記制御手段は、上記表示手段の非表示状態が所定時間以上継続したときには、さらに、当該頭部装着型表示装置の電源をオフにするように制御するか、または当該頭部装着型表示装置を低消費電力モードに設定するように制御するものであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の頭部装着型表示装置。
5. 上記所定時間を所望の長さの時間に設定するための時間設定手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の頭部装着型表示装置。

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